[發明專利]基于曲面區域的地形建模

有效

• 申請號: 200710196359.0
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101192312A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: M·施特拉森布克－克萊克;H·邁爾
• 申請（專利權）人: 哈曼貝克自動系統股份有限公司
• 主分類號: G06T17/50
• 分類號: G06T17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 沙捷

技術領域

本發明涉及用于例如生成數字地圖的三維地形模型。特別地，本發明涉及基于曲面區域建立的地形模型。

背景技術

近年來，例如城市地圖和道路地圖的數字地圖變得越來越普遍。它們表示例如手持和車輛導航系統中的重要構件塊。電子地圖可表示地物圖像(如街道、建筑物和河流)，并利用存儲介質(例如，壓縮盤或數字多用盤)以存儲與地物圖像相關的數據。

數字地圖可通過數字地形模型來生成。多種多樣的地形學地形模型由官方機構以及商業提供者提供。原則上，數字地形模型是由規則或不規則地水平間隔開的地面位置的地形高程(terrain?elevation)組成的數字文件。數字地形產品可用在顯示被選的點之間的地面傾斜、傾斜方向和地形剖面的三維數字地圖的生成過程中。

通常，三維地形模型通過機載激光掃描獲得。激光掃描系統包括距離測量裝置和方向測量裝置的組合。為了確定目標點的位置，除了距離以外，還必須確定水平和垂直方向。因此，必須使發出的激光束偏斜。通常有兩種方法來使激光束偏斜。或者例如通過步進電機來旋轉整個掃描單元，或者通過旋轉鏡來使激光束偏斜。記錄發出/接收的激光束的垂直和水平角度，使得能夠計算所需的方向。距離和方向測量的組合提供目標點的位置。

由于上述數據獲取方法，通過激光掃描獲得的地形模型是基于光柵以變化的分辨率提供的。目前最高可獲得的分辨率允許具有大約25米的數據點的間隔的地貌的數字表示。

數據格點典型地通過各個單獨的頂點表示。頂點是三維空間中具有特定位置(通常用其x、y和z坐標給出)的點。它是多邊形建模中的基本結構，其中在多邊形建模中，兩個頂點一起可被用于限定線的端點，并且三個頂點可被用于限定平面三角形。表示數據格點的頂點之間的連接是通過多邊形獲得的。

因此，現有技術的所得的地形模型的質量取決于可獲得的分辨率。另外，對計算資源的需求，特別是存儲需求，也取決于數據的分辨率。這對通常設置有相當有限的計算機資源的例如車輛導航系統的嵌入式系統造成嚴峻的問題。

因此，本發明的一個目的是提供用于生成具有可變分辨率特別是具有相對少的數據的地形模型的方法，以便節省外部和內部存儲空間同時保持物理地形的所顯示的數字表示的高質量。

發明內容

上述目的是通過根據權利要求1的用于生成物理地形的數字表示的方法實現的，該方法包括以下步驟：

讀取包括光柵點的數字地形模型的數據，所述光柵點具有包括指示光柵點的高度值的高度坐標的坐標；

確定數字地形模型的相鄰光柵點的高度值之間的差值；

僅存儲具有與至少一個相鄰光柵點的高度值相差至少預定閾值的高度值的光柵點；和

計算內插存儲的光柵點的三維B樣條曲面。

地形模型是三維模型，例如通過激光掃描獲得的地貌的數字模型。多種多樣的地形學地形模型由官方機構以及商業提供者提供。原則上，數字地形模型是由規則或不規則地水平間隔開的地面位置的地形高程組成的數字文件。本文中使用的術語“物理地形”也將包括城市區域、都市、村莊等的三維地形。包括在地形模型中的光柵點具有三維坐標值(實際上，光柵點由坐標值表征或可由坐標值定義)。根據本發明的方法，讀取提供的地形模型的光柵點的坐標。

術語“樣條”表示由多項式分段地定義的函數。給定次數(degree)、平滑度和域分割的每個樣條函數可被表示為相同次數和平滑度的B樣條(基本樣條)的線性組合。B樣條可通過公知的(Cox)de?Boor算法來評估。對于m-1個節點t_i(i＝0，...，m)的給定的非減序列，次數n的B樣條是由下式組成的參數曲線：

C(t)=Σi=1mPibi,n(t)]]>